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文档简介

第三章水溶液中的离子反应与平衡第一节

电离平衡教学目标:1.通过对电解质进行分类,进一步掌握物质分类的方法,能从微观层面理解强、弱电解质的本质区别。2.认识弱电解质的电离平衡、能运用电离平衡描述和解释化学现象,并预测可能的结果。树立对立统一、联系发展和动态平衡的观点。3.1.1弱电解质的电离平衡课前引入小杨老信公众号:杨sir化学电解质和非电解质的物质类别电解质:________________________________________。非电解质:_______________________________________。酸、碱、盐、活泼金属氧化物、水大部分有机化合物、非金属氧化物若给出一个物质(我们不知道它溶于水或熔融状态下能否导电),怎么判断其是否为电解质?通过物质类别判断小杨老解质:在水溶液中或熔融状态时能够导电的化合物。在水溶液中和熔融状态时都不能导电的化合物。判断下列哪些属于电解质?①NaCl溶液

②NaOH③H2SO4④Cu⑤CH3COOH⑥NH3·H2O、

⑦CO2

⑧乙醇

⑨水

1.电解质和非电解质非电解质:一、强弱电解质一、强弱电解质2.强电解质和弱电解质(1)强电解质:在水溶液中或熔融状态下完全电离的电解质。强

酸:HCl、H2SO4、HNO3、HClO4、HBr、HI强

碱:NaOH、KOH、Ca(OH)2、Ba(OH)2大多数盐类:BaSO4、AgCl、KNO3、NH4Cl活泼金属氧化物:CaO

、Na2O(2)弱电解质:在水溶液中部分电离的电解质。弱

酸:CH3COOH、H2CO3、H2SO3、H3PO4、HClO、HF、H2S及所有的有机羧酸弱

碱:NH3·H2O水一、强弱电解质2.强电解质和弱电解质化合物电解质非电解质弱电解质强电解质强酸强碱盐活泼金属的氧化物弱酸弱碱水绝大多数有机物部分非金属氢化物非金属氧化物3.强弱电解质与结构的关系一、强弱电解质1.溶于水能导电的化合物一定是电解质。概念辨析4.离子化合物都是强电解质,强电解质都是离子化合物。3.强电解质溶液导电能力大,弱电解质溶液导电能力小。2.强电解质都易溶于水且完全电离。一、强弱电解质二、电离方程式的书写1.强电解质完全电离,用“=”连接2.弱电解质HAcH++Ac-NaCl=

Na++Cl-多元弱酸分步电离,分步书写:H2CO3H++HCO3-HCO3-H++CO32-多元弱碱分步电离,一步书写:Fe(OH)3Fe3++3OH-部分电离,用“”连接⇌二、电离方程式的书写【注意】(2)NaHSO4在水溶液中的电离方程式:(在熔融状态下HSO4-不再电离)NaHSO4=Na++HSO4-NaHSO4在熔融状态下的电离方程式:第二步部分电离:NaHSO4=Na++H++SO42-

第一步完全电离:NaHCO3

=

Na++HCO3-(1)NaHCO3在水溶液中的电离方程式:HCO3-H++CO32-⇌对点训练小杨老出下列物质在水溶液中的电离方程式:氢氧化钙、氢硫酸、一水合氨、亚硫酸钠、亚硫酸氢钠。Ca(OH)2==Ca2++2OH-NH3·H2ONH4++OH-Na2SO3

==2Na++SO32-H2SH++HS-HS-H++S2-NaHSO3

=Na++HSO3-HSO3-H++SO32-三、弱电解质的电离平衡1.电离平衡(1)电离平衡状态在一定条件(如温度,压强)下,当电解质分子离解成离子的速率和离子结合成分子的速率相等时,溶液中各组分的浓度不变,电离过程就达到了平衡状态,这种状态叫做电离平衡状态。三、弱电解质的电离平衡(2)特征弱研究对象为__________(强电解质不存在电离平衡)等平衡时,溶液中分子、离子浓度都____________动V电离

____v结合____0,是一个动态平衡定变条件改变时,电离平衡被破坏,各粒子浓度发生变化弱电解质=≠保持不变三、弱电解质的电离平衡2.影响电离平衡的因素①温度(2)外因(1)内因通常情况下,电离是吸热过程。温度升高平衡向电离方向移动,促进电离。电解质本身的性质。通常电解质越弱,电离程度越小。②浓度:a.加水稀释,电离平衡向电离方向移动,电离程度增大。HAcH+

+Ac-加水稀释平衡正向移动

=

100%c(HAc

)已解离c(HAc

)起始电离程度增大三、弱电解质的电离平衡Qc==

Ka<Kac(H+).

c(Ac-)

c(HAc)三、弱电解质的电离平衡b.加入弱电解质,弱电解质浓度增大,平衡向电离方向移动,电离程度越小。③其他因素:同离子效应Ka=c(H+).c(A-)c(HA)c(A-)c(HA)+c(A-)=KaKa

+c(H+)

=

100%c(HAc

)已解离c(HAc

)起始=KaKa

+c(H+)c(HA)=c(H+).c(A-)Ka三、弱电解质的电离平衡改变条件C平衡移动方向C(H+)C(Ac-)C(HAc)电离程度

加热

通HCl(g)

加NaOH(s)

加NaAc(s)

加冰醋酸

水醋酸溶液中存在:CH3COOHCH3COO-+H+正向增大增大减小逆向增大减小增大正向减小增大减小逆向减小增大增大正向增大增大增大正向减小减小减小增大减小增大增大减小减小精选例题小杨老例1】下列物质中全部都是弱电解质的是A.CH3COOH、C2H5OH、NH3•H2O B.HCl、KOH、NaHCO3C.BaCl2、H2S、CH3COOH D.CH3COOH、H2O、NH3•H2OD题型一:强、弱电解质的判断精选例题小杨老例2】下列说法不正确的是①将BaSO4放入水中不能导电,所以BaSO4不是电解质②氨气溶于水得到的氨水能导电,所以氨水是电解质③固态共价化合物不导电,熔融态的共价化合物可以导电④固态的离子化合物不导电,熔融态的离子化合物也不导电⑤强电解质溶液的导电能力一定比弱电解质溶液的导电能力强A.①④ B.①④⑤ C.①②③④⑤ D.①②③④C题型二:强、弱电解质的性质与区别精选例题小杨老例3】下列有关电离平衡的叙述中正确的是A.电解质达到电离平衡后,各种离子的浓度相等B.电离平衡时,由于分子和离子的浓度不断发生变化,所以说电离平衡是动态平衡C.电离平衡是相对的、暂时的,外界条件改变时,平衡就会发生移动D.电解质在溶液里达到电离平衡时,分子的浓度和离子的浓度相等C题型三:弱电解质的电离平衡教学目标:1.建构电离平衡常数模型,2.能运用模型解释弱电解质在水溶液中的变化。3.1.2电离平衡常数Ka=c(H+).c(A-)c(HA)Kb=c(M+).c(OH-)c(MOH)一元弱碱MOHM++OH-一元弱酸HAH++A-一、电离平衡常数(K)在一定条件下,当弱电解质的电离达到平衡时,溶液中弱电解质电离所生成的各种离子浓度的乘积,与溶液中未电离分子的浓度之比是一个常数,这个常数叫做电离平衡常数,简称电离常数,用K

表示,弱酸的用Ka表示,弱碱的用Kb表示。1.概念2.表达式多元弱酸的电离是分步进行的。例如,二元弱酸H2S分两步电离:第一步电离:H2SH++HS-Ka1==1.32×10-7c(H+).c(HS-)c(H2S)第二步电离:HS-H++S2-Ka2==7.10×10-15c(H+).c(S2-)c(HS-)多元弱酸分步电离Ka1》Ka2》Ka3…..多元弱酸的酸性由第一步电离决定。一、电离平衡常数(K)小杨老离平衡常数表示弱电解质的电离能力。一定温度下,K值越大,弱电解质的电离程度越大,酸性(或碱性)越强。CH3COOHH2CO3H2SK=1.8×10-5K1=4.3×10-7K2=5.6×10-11K1=9.1×10-8K2=1.1×10-12CH3COOH>H2CO3>H2S>HCO3->HS‑一、电离平衡常数(K)3.电离平衡常数的意义酸性:小杨老1)内因:弱电解质本身的性质。(2)外因:对于同一物质,电离平衡常数只跟温度有关,温度升高,电离平衡常数增大。一、电离平衡常数(K)4.电离平衡常数的影响因素几种多元弱酸的电离常数(25℃)弱酸电离常数弱酸电离常数H2CO3K1=4.4×10-7K2=4.7×10-11H2C2O4(草酸)K1=5.4×10-2K2=5.4×10-5H3PO4K1=7.1×10-3K2=6.3×10-8K3=4.2×10-13H3C6H5O7(柠檬酸)K1=7.4×10-4K2=1.73×10-5K3=4×10-7酸性相对强弱:草酸>磷酸>柠檬酸>碳酸一、电离平衡常数(K)一、电离平衡常数(K)5.关于电离平衡常数的计算(1)列出“三段式”计算(2)由于弱电解质的电离程度比较小,最终计算时,一般弱电解质的平衡浓度≈起始浓度(即忽略弱电解质电离的部分)。起始浓度/mol·L-1

a00变化浓度/mol·L-1

x

x

x平衡浓度/mol·L-1

a-x

x

xKa=≈x2aCH3COOHCH3COO-+H+精选例题P60【例1】在某温度时,溶质的物质的量浓度为0.20mol•L-1的氨水中,达到电离平衡时,已电离的NH3·H2O为1.7×10-3mol•L-1。试计算该温度下NH3·H2O的电离常数(Kb)。

c(NH3·H2O)=(0.20-1.7×10-3)mol/L≈0.20mol/LKb==≈1.4×10-5c(NH4+)·c(OH-)c(NH3·H2O)(1.7×10-3

)×(1.7×10-3

)0.20精选例题【例2】求0.10mol•L-1

的HAc的c(H+)和电离度

。已知HAc的

Ka=1.8

10-5c(起始)0.1000【解】

设平衡时解离的[

HAc

]为

xc(平衡)0.10-

x

x

xK

a=

x20.10-x=1.8

10-5

=

100%=1.33%1.33

10-30.10

由于

c0>>x

此时,可以近似地有c0-

x

c0,

0.10-

x

0.10Ka=

x20.10-x=1.8

10-5

x20.10

解得

x=1.33

10-3

当>

400时,可以近似计算。c0KaHAcH++Ac-⇌精选例题【例3】求0.01mol•dm-3的HF溶液的[

H+]。(已知HF的

Ka=6.3

10-4)

解:

不符合近似计算的条件。=c0Ka0.016.3

10-4Ka=

x20.01-x=6.3

10-4HFH++F-

t00.0100

t平0.01-x

x

x

若采用近似计算,可求得x=2.51

10-3误差过大。二、电离度1.概念

弱电解质达电离平衡时,已电离的电解质分子数占原来总分子数(包括已电离的和未电离的)的百分数。2.影响因素①内因:弱电解质本身的性质②外因:温度及浓度3.意义

表示不同弱电解质在水溶液中的电离程度,在相等条件下可用电离度比较弱电解质的相对强弱。知识回顾:什么叫转化率?1mol/L醋酸溶液,若有0.01mol/L醋酸电离,则电离度为1%越热越电离,越稀越电离小杨老离平衡常数的应用:可以判断复分解反应能否发生,以及确定产物。本质是“强酸制弱酸”先将酸性排个序酸:HCOOH>HCNHCOOH+NaCN===HCN+HCOONaKa(HCOOH)=1.77×10-4mol·L-1Ka(HCN)=4.9×10-10mol·L-1HCOONa与HCN不反应HCOOH与NaCN溶液:HCOONa与HCN溶液:三、弱酸与盐溶液的反应规律三、弱酸与盐溶液的反应规律电离平衡常数的应用:可以判断复分解反应能否发生,以及确定产物。H2CO3H2SK1=4.3×10-7,K2=5.6×10-11K1=9.1×10-8,K2=1.1×10-12先将酸性排个序酸性:H2CO3>H2S>HCO3->HS‑①往Na2S溶液中加入少量NaHCO3溶液:______________________。“定少为一“能否给H+,若能,给几个S2-+HCO3-=HS-+CO32-②往Na2CO3溶液中加入少量NaHS溶液:______。不反应三、弱酸与盐溶液的反应规律电离平衡常数的应用:可以判断复分解反应能否发生,以及确定产物。H2CO3H2SK1=4.3×10-7,K2=5.6×10-11K1=9.1×10-8,K2=1.1×10-12酸性:H2CO3>H2S>HCO3->HS‑③往Na2S溶液中通入少量CO2:_______________________________。2S2-+CO2+H2O===2HS-+CO32-④往Na2S溶液中通入过量CO2:_______________________________。S2-+2CO2+2H2O===H2S+2HCO3-三、弱酸与盐溶液的反应规律电离平衡常数应用:可以判断复分解反应能否发生,以及确定产物。H2CO3H2SK1=4.3×10-7,K2=5.6×10-11K1=9.1×10-8,K2=1.1×10-12酸性:H2CO3>H2S>HCO3->HS‑⑤往Na2CO3溶液中通入少量H2S:___________________________。CO32-+H2S=HCO3-+HS-⑥往Na2CO3溶液中通入过量H2S:__________________________。CO32-+H2S===HCO3-+HS-【思考与讨论】向两个锥形瓶中各加入0.05g镁条,塞紧橡皮塞,然后用注射器分别注入2ml2mol/L盐酸、2ml2mol/L醋酸,测得锥形瓶内气体的压强随时间的变化如图所示。请回答下列问题:(1)两个反应的反应速率及其变化有什么特点?(2)反应结束时,两个锥形瓶内气体的压强基本相等,由此你能得出什么结论?四、一元强酸和弱酸的比较小杨老1.0mol·L-1盐酸1.0mol·L-1醋酸pH________________导电能力________________与镁反应现象反应_______,产生气体反应_______,产生气体结论盐酸反应快,表明盐酸中c(H+)较____,说明盐酸的电离程度______醋酸的电离程度盐酸和醋酸的区别小(pH=1)大(pH≈3)强剧烈大大于弱缓慢四、一元强酸和弱酸的比较一元强酸(HA)与一元弱酸(HB)的比较(1)相同物质的量浓度、相同体积时比较项目C(H+)pH与足量碱反应中和碱的量与足量金属反应产生H2的量与金属反应开始时的速率稀释相同倍数后pHHAHB大小相同小大相同相同相同大小小大四、一元强酸和弱酸的比较一元强酸(HA)与一元弱酸(HB)的比较(2)相同pH、相同体积时比较项目c(H+)消耗碱的量与金属反应的开始速率与金属反应的过程速率稀释相同倍数后pHHAHB大小相同小大相同相同相同大小小大物质的量浓度四、一元强酸和弱酸的比较对点训练小杨老1)“0”点导电能力为0的理由是:

。【例题4】冰醋酸加水溶解并不断稀释过程中,溶液导电能力与加入水的体积有如下变化关系:试回答:冰醋酸中只存在醋酸分子,无离子。(2)a、b、c三点对应溶液的c(H+)值由大到小的顺序是

。b﹥c﹥a

C相等(3)a、b、c三点中电离程度最大的是

。电离平衡常数的关系。(4)若使c点溶液中c(Ac-)、pH值均增大,可采取的措施有:①加碱或碳酸钠或镁、锌等②加CH3COONa精选例题【例题5】有H+浓度相同、体积相等的三种酸:a、盐酸b、硫酸c、醋酸物质的量浓度由

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